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基于改进YOLOv4的混凝土裂缝检测方法

激光杂志 2024年第1期45卷 80-85页

作者：谌婷婷魏怡武汉理工大学自动化学院武汉430070

为了解决深度学习目标检测模型在混凝土裂缝应用上检测精度低、检测速度慢等问题,提出一种基于改进YOLOv4的混凝土裂缝检测方法。首先将YOLOv4的主干特征提取网络替换为轻量级网络Mobilenetv1,并且将YOLOv4加强特征提取网络中的普通标... 详细信息

为了解决深度学习目标检测模型在混凝土裂缝应用上检测精度低、检测速度慢等问题,提出一种基于改进YOLOv4的混凝土裂缝检测方法。首先将YOLOv4的主干特征提取网络替换为轻量级网络Mobilenetv1,并且将YOLOv4加强特征提取网络中的普通标准卷积修改为深度可分离卷积;其次在PANet模块部分添加轻量级注意力模块CBAM(Convolutional Block Attention Module),在控制参数量的基础上提高裂缝目标检测的精度;最后用模拟人类视觉的RFB-s模块代替YOLOv4中的空间金字塔池化模块(Spatial Pyramid Pooling, SPP),扩大感受野,提高检测精度。实验结果表明,与传统YOLOv4相比,本模型的mAP增加三个百分点,参数量减少至14 M,检测速度可达42帧每秒。

关键词：裂缝检测 YOLOv4 Mobilenetv1 注意力机制 RFB-s

n型Bi_(2-x)Sb_(x)Te_(3-y)Se_(y)基化合物的缺陷结构调控与电热输运性能

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物理学报 2024年第9期73卷 244-253页

作者：李睿英罗婷婷李貌陈硕鄢永高吴劲松苏贤礼张清杰唐新峰武汉理工大学襄阳示范区湖北隆中实验室襄阳441000 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 武汉理工大学纳微结构研究中心武汉430070

Bi_(2)Te_(3)基化合物是目前室温附近性能最好的热电材料,但其存在着大量复杂的缺陷结构,缺陷工程是调控材料热电性能的核心手段,因此理解和有效地调控缺陷形态和浓度是获得高性能Bi_(2)Te_(3)基热电材料的关键.本文系统地研究了四元n型... 详细信息

Bi_(2)Te_(3)基化合物是目前室温附近性能最好的热电材料,但其存在着大量复杂的缺陷结构,缺陷工程是调控材料热电性能的核心手段,因此理解和有效地调控缺陷形态和浓度是获得高性能Bi_(2)Te_(3)基热电材料的关键.本文系统地研究了四元n型Bi_(2-x)Sb_(x)Te_(3-y)Se_(y)基化合物的缺陷演化过程及其对热电输运性能的影响规律.Sb和Se的固溶引入的带电伴生结构缺陷使得材料的载流子浓度发生了巨大变化,在Bi_(2-x)Sb_(x)Te_(2.994)Cl_(0.006)样品中,Sb的固溶降低了反位缺陷Sb_(Te)_(2)形成能,诱导产生了反位缺陷Sb_(Te)_(2),使得少数载流子空穴浓度从2.09×10^(16)cm^(-3)增加至3.99×10^(17)cm^(-3),严重劣化了电性能.在Bi_(1.8)Sb_(0.2)Te_(2.994-y)Se_(y)Cl_(0.006)样品中,Se的固溶使得Se(Te)_(2)+SbBi的缺陷形成能更低,抑制了反位缺陷Sb_(Te)_(2)的产生,Bi_(1.8)Sb_(0.2)Te_(2.694)Se_(0.30)Cl_(0.006)样品的少数载流子空穴浓度降至1.49×10^(16)cm^(-3),消除了其对材料热电性能的劣化效果,显著地提升了材料的功率因子,室温下达到4.49 mW/(m·K^(2)).结合Sb和Se固溶增强合金化散射降低材料的热导率,Bi_(1.8)Sb_(0.2)Te_(2.844)Se_(0.15)Cl_(0.006)样品在室温下获得最大ZT值为0.98.该研究为调控具有复杂成分的Bi_(2)Te_(3)基材料的点缺陷、载流子浓度和热电性能提供了重要的指导.

关键词： Bi2Te3基化合物缺陷工程热电性能

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构网型变流器功率同步控制稳定性机理分析

电力系统自动化 2024年

作者：方正黄云辉严文博王栋唐金锐周克亮水路交通控制全国重点实验室(武汉理工大学) 武汉理工大学自动化学院

构网型变流器具有“主动构网”能力，可以为电网提供阻尼和频率支撑，然而在低阻抗电网下存在稳定性问题。为了研究低阻抗下构网型变流器功率同步控制稳定性机理，首先，建立了体现功率同步动态特性的构网型变流器接入交流电网小信号模... 详细信息

构网型变流器具有“主动构网”能力，可以为电网提供阻尼和频率支撑，然而在低阻抗电网下存在稳定性问题。为了研究低阻抗下构网型变流器功率同步控制稳定性机理，首先，建立了体现功率同步动态特性的构网型变流器接入交流电网小信号模型。然后，以功率同步控制为主体，在牛顿动力学体系框架内，建立了构网型变流器接入低阻抗电网的动力学模型，将功率的偏移量分解为同步分量和阻尼分量用以表征功率同步控制的稳定性。继而，结合模态分析和动力学特性分析，通过研究特征根轨迹和参与因子曲线，以及阻尼分量和同步分量的变化，分析了电网强度和控制参数等对功率同步控制的影响规律，揭示其内在机理。最后，通过构网型变流器接入电网的仿真模型验证了结论的准确性。

关键词：构网型变流器功率同步控制小信号稳定性动力学特性

基于多时间尺度调节的构网型储能电站定容选址优化配置

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电力系统自动化 2024年

作者：杨天鑫黄云辉何珍玉王栋唐金锐谢长君水路交通控制全国重点实验室(武汉理工大学) 武汉理工大学自动化学院

文中提出了一种基于多时间尺度调节的构网型储能电站定容选址优化配置方法。首先，为了描绘净负荷的波动性与不确定性，分别提出了改进迭代自组织聚类和与高斯混合模型结合的多时间尺度场景集生成方法。在此基础上，建立了多场景与多时... 详细信息

文中提出了一种基于多时间尺度调节的构网型储能电站定容选址优化配置方法。首先，为了描绘净负荷的波动性与不确定性，分别提出了改进迭代自组织聚类和与高斯混合模型结合的多时间尺度场景集生成方法。在此基础上，建立了多场景与多时间尺度的联合优化运行模型，以处理净负荷的波动性与不确定性，并对储能容量进行优化配置。然后，分析惯性常数、储能电池循环寿命与其备用容量之间的关系，提出了一种可提升电力系统惯量与储能电池循环寿命的多目标构网型储能电站选址与容量优化方法。最后，基于中国中部某地区实际系统算例进行分析，结果表明该方法能准确配置在满足至少90%场景下面向多时间尺度调节需求的储能最优容量，同时，利用多目标模型对储能选址与容量校正后，系统惯量分布指标与储能电池的循环寿命分别提升了28.9%和27.2%。

关键词：储能系统配置多时间尺度电力系统惯量高比例新能源系统源荷不确定性构网型控制

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低阻抗下构网型变流器稳定性机理分析

高电压技术 2024年

作者：严文博黄云辉方正王栋唐金锐周克亮武汉理工大学水路交通控制全国重点实验室武汉理工大学自动化学院

构网型变流器具有电压源特性，在高阻抗弱电网下具有良好的稳定性，然而在低阻抗强电网下却可能失稳。针对构网型变流器接入低阻抗电网的稳定性问题，首先建立低阻抗下构网型变流器的状态空间模型，并结合特征根轨迹和参与因子，分析不... 详细信息

构网型变流器具有电压源特性，在高阻抗弱电网下具有良好的稳定性，然而在低阻抗强电网下却可能失稳。针对构网型变流器接入低阻抗电网的稳定性问题，首先建立低阻抗下构网型变流器的状态空间模型，并结合特征根轨迹和参与因子，分析不同电网强度和不同控制参数下系统的主导模态及稳定趋势。在状态空间模型的基础上，建立构网型变流器接入交流电网的动力学模型，表征内电势动力学特性——惯量、阻尼分量、同步分量。通过分析构网型变流器阻尼分量和同步分量随电网强度和控制参数变化的演化规律，揭示低阻抗下构网型变流器的稳定性机理。分析结果表明，构网型变流器端电压控制环在低阻抗下会引入显著的附加负阻尼分量，降低系统的稳定性，通过增大端电压控制环带宽能够减少负的附加阻尼，提升稳定性。同时，增大惯量系数或减小阻尼系数也能够增大阻尼分量从而改善稳定性。

关键词：构网型变流器小信号稳定性动力学特性阻尼分量同步分量低阻抗电网

基于神经网络的船舶综合电力系统负荷组合预测研究

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舰船科学技术 2024年第7期46卷 112-120页

作者：严文博黄云辉熊斌宇唐金锐王栋周克亮武汉理工大学自动化学院湖北武汉430070

随着纯电动船舶的高速发展,其用电负荷在电力市场交易中的影响日渐突出,为此该文提出一种船舶综合电力系统负荷神经网络组合预测方法,旨在提高预测精度。首先,分析纯电动船舶综合电力系统在多种工况下的负荷特性。然后,研究基于典型神... 详细信息

随着纯电动船舶的高速发展,其用电负荷在电力市场交易中的影响日渐突出,为此该文提出一种船舶综合电力系统负荷神经网络组合预测方法,旨在提高预测精度。首先,分析纯电动船舶综合电力系统在多种工况下的负荷特性。然后,研究基于典型神经网络的船舶综合电力系统负荷预测方法,揭示其在复杂工况下预测的局限性。针对以上问题,提出了基于BP和RBF神经网络相结合的船舶综合电力系统负荷组合预测方法。此组合预测方法集合了BP和RBF神经网络模型的优势,提高了预测模型的泛化能力和容错率。最后,以江苏某纯电动船舶为实际算例,针对复杂工况下的船舶综合电力系统负荷进行对比预测。结果表明,所提方法与单一预测算法相比,预测精度从96.63%提高至98.98%。

关键词：船舶电力系统负荷预测 BP神经网络 RBF神经网络

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考虑动态平衡的起立意图预测

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 50-55页

作者：庞牧野魏东盛罗晶魏巍武汉理工大学自动化学院湖北武汉430070 苏州科技大学电子与信息工程学院江苏苏州215009

针对起立意图难以预测及黑箱模型缺乏生物力学解释的问题,提出一种考虑动态平衡的起立意图预测方法.根据人体起立运动遵循的动态平衡规律,借鉴一种考虑起立运动速度的质心轨迹非线性处理手段,即外推质心,将质心轨迹直角坐标平面变换到... 详细信息

针对起立意图难以预测及黑箱模型缺乏生物力学解释的问题,提出一种考虑动态平衡的起立意图预测方法.根据人体起立运动遵循的动态平衡规律,借鉴一种考虑起立运动速度的质心轨迹非线性处理手段,即外推质心,将质心轨迹直角坐标平面变换到动态平衡基准平面,降低特征数据对人体运动速度的依赖程度,提高起立意图判断准确性.分别使用支持向量机和神经网络对所提方法进行验证,并与传统数据处理手段进行对比.结果表明:模型预测的准确率均有提升,支持向量机的预测准确率由73.3%~74.1%提升到79.9%,起立时刻与预测时刻的时间偏差从96~101 ms降低到70 ms,神经网络的预测准确率从81.2%提升到86.2%,时间偏差从87 ms降低到59 ms.

关键词：起立运动动态平衡外推质心意图预测支持向量机神经网络

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耐高温吸波陶瓷及其涂层的研究进展

材料工程 2024年第4期52卷 24-33页

作者：高基磊刘俐武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070

随着近现代科技的发展,高速飞行器对生存能力需求不断提高,其鼻锥、机翼、尾喷管等高温部件极易暴露。传统吸波材料普遍不能应用于高温环境,为了能够隐藏高速飞行器的高温部件,吸波材料的高温应用引起了研究人员的重视,耐高温吸波陶瓷... 详细信息

随着近现代科技的发展,高速飞行器对生存能力需求不断提高,其鼻锥、机翼、尾喷管等高温部件极易暴露。传统吸波材料普遍不能应用于高温环境,为了能够隐藏高速飞行器的高温部件,吸波材料的高温应用引起了研究人员的重视,耐高温吸波陶瓷材料可以实现上述背景下的应用。为提供分析和改善陶瓷吸波材料高温程度有限和吸收带宽较窄问题的依据,对引入温度影响后,耐高温吸波陶瓷材料的吸波机理进行了阐述。耐高温吸波陶瓷材料与涂层可以分为碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、氧化物陶瓷和聚合物转化陶瓷。本文在此分类的基础上,对陶瓷吸波材料和涂层损耗电磁波机理及其高温条件下的吸波性能进行了归纳总结,并指出未来耐高温吸波陶瓷材料应改善现有材料耐高温程度不足以及有效吸收带宽较窄的问题,进而加强其在高温条件下的服役能力。

关键词：陶瓷复合材料介电损耗高温吸波涂层

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基于视觉同时定位与地图构建的水下图像增强式视觉三维重建方法

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中国机械工程 2024年第2期35卷 268-279页

作者：梅杰覃嘉锐陈定方陈昆武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063 武汉理工大学智能制造与控制研究所武汉430063 武汉理工大学港口货物装卸技术交通部重点实验室武汉430063

针对仿生机器鱼水下作业时面临的水下图像质量偏低、水下自主定位难的问题,提出一种颜色均衡与G-B通道先验融合的水下图像增强式算法。将该算法和视觉同时定位与地图构建(SLAM)方法结合,实现了水下图像增强式的视觉三维重建。在不同水... 详细信息

针对仿生机器鱼水下作业时面临的水下图像质量偏低、水下自主定位难的问题,提出一种颜色均衡与G-B通道先验融合的水下图像增强式算法。将该算法和视觉同时定位与地图构建(SLAM)方法结合,实现了水下图像增强式的视觉三维重建。在不同水域环境下进行了水下图像处理实验、水下环境视觉三维重建实验和运动轨迹跟踪实验,结果表明该方法有效提高了水下图像综合质量,特征匹配效率提高了16.03%,真实轨迹与估计轨迹的误差平均约为7.99 mm。

关键词：水下图像增强三维重建运动轨迹跟踪视觉同时定位与地图构建(SLAM)